借助边缘分析将油田数据输送到中心办公室

March 8, 2019 Erik Sherman

石油和天然气公司有成千上万个工作点分布在各种各样的复杂地形中,因此面临着巨大的维护难题。

单凭人力资源来监控钻机、管道及其它设备难以持续进行。现场技术人员在野外监视生产设备所花费漫长时间不但代价昂贵,而且效率低下。

远程监控和控制可以使运营高效得多,并将现场工作人员数量减少 40%。工作人员到野外作业的时代已经过去,现在生产商部署各种技术来实时收集现场数据、加以分析并采取相应措施。

无论距离有多远,环境有多苛刻,在现场部署的解决方案都可以提供边缘分析以及 OT 和 IT 之间更好的集成。这可立即带来成本节约,因为可以缩短生产停机时间并减少效率低下的工作点访问。

典型案例:一家全球能源公司需要一种更好的方法来收集和传输天然气流量和温度数据。它确定数字化其北美和多个欧洲国家/地区的油田运营可以提高效率。为了实现这个目标,它引入了井口自动化监控系统用于其天然气生产。

旧方法需要现场工程师进行持续的现场监控。而对于人无法前往的那些区域,该公司通过昂贵的蜂窝或卫星上行链路传输所有流程数据。

另一个难题是用于计算和通信设备的房地产有限。现场机柜无法容纳用于收集、计算和远程连接的多个设备。这家公司需要一个多功能系统,它不但能够放入一个小空间中,而且能够在存在潜在危险的生产环境中安全工作。

为了解决这些难题,该公司部署了 Moxa Inc 出品的 Smart Oil Field 解决方案。硬件、软件和通信的组合组成一个中枢,通过蜂窝连接将现场系统数据链接到中央控制办公室。

通过可以无缝地与现有运营环境集成的可扩展系统,该公司能够实现其主要目标。

在边缘进行实时分析

Moxa 解决方案可从用于监控温度、压力、流量、视频输出等等的大量传感器和设备中收集并处理大量数据。

它在本地采集并存储此数据,执行实时边缘处理,以最有效、最有用的形式提供运营信息。该系统仅将基本数据上传到云以进行分析和监控 - 减少对昂贵的高速带宽的需要,如图 1 所示。

图 1. Moxa Smart Oil Field 的架构。

SCADA 或可编程逻辑控制器 (PLC) 等传统监控系统是油田运营的主要工具。但 OT 和 IT 协议并未结合使用 - 通常导致无法对生产机器数据进行数字处理。

“当钻机发生故障或在生产中出现某些错误时,公司无法实时获得信息,” Moxa 的产品经理 Taita Chou 说道。这意味着生产出现代价高昂的严重延迟。

为了进行远程监控、分析和控制,OT 技术需要辅助系统来收集、分析数据以及在现场和中央办公室之间移动数据。这通常包括:

  • 紧凑型边缘计算设备,专为耐受危险环境而打造
  • 从边缘到云的实时分析
  • 能够监控和远程控制的软件工具

针对在现场使用的工业物联网设备进行强化

Smart Oil Field 旨在满足在远方且具有潜在危险的石油和天然气现场生产监控的需求。该平台以英特尔凌动® 处理器为后盾,该处理器可提供支持数据收集、边缘分析和广域通信所需的计算性能。

与大多数专为石油/天然气现场部署而设计的设备一样,Moxa 硬件专为恶劣环境而打造。它包括没有移动部件的工业级无风扇设计,并可耐受 -40°C 到 70°C 的工作温度范围。

更特别的是,Moxa 已获得在危险环境中部署设备所需的全球认证。Smart Oil Field 解决方案已通过 Class I Division 2/ATEX Zone 2、IECEx 和 DNV GL 海上安全认证(在海上,起火和爆炸的可能性是切实存在的)。

系统可在 Modbus 和 MQTT 通信协议之间转换 - 这是数据采集、分析和传输的基本要求。另外,该系统的内置物联网桥减少了需要传输的数据量。这可降低通过 LTE 或 Wi-Fi 数据链路流入/流出公共或私有云数据库的通信成本。

边缘分析、数据收集、传输和监控都由一个集成的系统网关处理。托管在云中的软件服务提供了一个地图视图以找到并远程管理这些网关。设备管理、固件升级、配置更改和系统升级都在一个控制中心中处理。

因此,石油和天然气生产商正在迁移到使用工业物联网来进行现场运营。适度投资数字油田解决方案可带来巨大的运营改进、成本节约和争力优势。

作者简介

Erik Sherman

Erik Sherman is a journalist, analyst, and consultant with a background in engineering, technology, and business management. He's written about such topics as semiconductors, enterprise software, logistics, software development, advertising technology, scientific instruments, biotechnology, economics, finance, marketing, and public policy.

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